$^{171}$Yb 基态核自旋量子比特上的高保真度通用门
量子物理
2024-12-03 v2 原子物理
摘要
光阱中性原子阵列是实现量子计算机的一种极具前景的架构。为了运行日益复杂的算法，在长寿命且高度相干的量子比特态之间演示高保真度且灵活的量子门是十分有利的。在本工作中，我们在光镊俘获的 Yb 原子阵列中，演示了一个通用高保真度门集，实现了单量子比特门和双量子比特门的单独控制与并行应用，这些门操作于基态核自旋量子比特上。我们利用系统的长寿命、灵活控制和高物理保真度，使用单和双量子比特 Clifford 以及对称子空间随机基准测试电路来表征原生门，这些电路包含应用于一对或两对原子的超过 200 个 CZ 门。我们测得双量子比特纠缠门的保真度在（有）后选择时为 99.72(3)%，（无）后选择时为 99.40(3)%。此外，我们引入了一种简单且优化的多参数量子门校准方法。这些结果代表了向利用中性原子执行复杂且通用量子计算迈出的重要里程碑。
引用
@article{arxiv.2411.11708,
title = {High-fidelity universal gates in the $^{171}$Yb ground state nuclear spin qubit},
author = {J. A. Muniz and M. Stone and D. T. Stack and M. Jaffe and J. M. Kindem and L. Wadleigh and E. Zalys-Geller and X. Zhang and C. -A. Chen and M. A. Norcia and J. Epstein and E. Halperin and F. Hummel and T. Wilkason and M. Li and K. Barnes and P. Battaglino and T. C. Bohdanowicz and G. Booth and A. Brown and M. O. Brown and W. B. Cairncross and K. Cassella and R. Coxe and D. Crow and M. Feldkamp and C. Griger and A. Heinz and A. M. W. Jones and H. Kim and J. King and K. Kotru and J. Lauigan and J. Marjanovic and E. Megidish and M. Meredith and M. McDonald and R. Morshead and S. Narayanaswami and C. Nishiguchi and T. Paule and K. A. Pawlak and K. L. Pudenz and D. Rodríguez Pérez and A. Ryou and J. Simon and A. Smull and M. Urbanek and R. J. M. van de Veerdonk and Z. Vendeiro and T. -Y. Wu and X. Xie and B. J. Bloom},
journal= {arXiv preprint arXiv:2411.11708},
year = {2024}
}